集束式监测井施工中的关键技术

张建良, 尉 玺, 孙梓航, 王进卫, 杨全合

（北京市地质工程勘察院, 北京 100048）

随着人们对环境的日益重视, 环境监测就需要越来越精细化。巢式监测井监测的层位较少, 一般为3层；连续多通道监测井的井管口径较小, 最大为22mm, 因此研究集束式监测井成井工艺, 井管口径为50mm, 既能满足安装监测仪器需求, 监测的层位又能够达到7层以上, 对我国今后的监测井未来发展意义重大。

1 集束式监测井

集束式监测井就是将7根或7根以上的监测管下入同一孔内, 分别监测不同层位的地下水（见图1）。集束式监测井与常规的巢式监测井相比, 监测的层位更多、更加精细, 更加经济。

图1 集束式监测井

2 集束式监测井施工关键技术

2.1 监测井口径选择

集束式监测井井管口径不宜太大, 如果口径选择过大, 由于井管根数较多, 势必造成施工口径要增大, 这样以来, 一是增加施工难度, 二是增加施工成本。

根据常规监测仪器的外径考虑, 一般集束式监测井内管选择不超过50mm为宜, 集束式监测井外管为315mm。

2.2 防塌技术处理

集束式监测井成井周期比较长, 防塌是成井的关键环节, 如果在成井过程中出现坍塌, 造成监测井失败, 那么将前功尽弃, 前期投入的工作将浪费, 造成不必要的经济损失, 为此在集束式监测井成井过程中, 为了解决防塌问题, 采用二次成井法, 即首先下入外管, 分层填砾和止水, 然后在外管内进行二次成井, 再进行第二次分层填砾和止水。先下外管的目的：

（1）保护地层, 防止因成井周期长, 在成井过程中因孔壁坍塌而造成监测井报废。

（2）小管间隙小, 分层止水和填砾时, 止水位置特别重要, 如果有误差, 容易造成止水失败, 而提前下入大管, 大管外的空间大, 能够准确测量止水位置, 下入大管后, 管内砾料和粘土球的用量就能够计算准确, 在填入过程中, 只要计量无误, 止水位置就相当准确了。

（3）外管下完后完成了第一次成井, 需要进行洗井, 由于口径比较大洗井容易, 这样第二次成井时, 内管洗井也就相对容易多了。

2.3 止水层厚度选择

止水层厚度越大, 止水效果越好, 但是监测的层位会变少。经过试验, 止水层厚度只要在1.5～2m, 那么就能达到止水目的, 为了稳妥起见, 一般集束式监测井的止水厚度大于2m即可。

2.4 下管方式

监测井常用的下管方式一般为两种, 一是捆绑式下管方式, 就是将所有的井管捆绑在一起, 集中下入井内, 最后在分层填砾和止水, 另一种逐根下管方式, 就是先下入最深的一根管, 填砾止水到设计深度后, 再下入第二根井管, 然后填砾止水, 以此类推, 最后下入全部井管。

集束式监测井采用两种下管方式都可以, 捆绑式下管方式, 优点是保证监测层位能够准确到位, 测量砾料和止水层位置比较方便, 更加准确。缺点是下管过程比较复杂, 操作繁琐, 稍有不慎容易出现跑管等事故。逐根下管方式优点操作简单, 不宜出事故。缺点是由于环状间隙过小, 内管下部的位置不宜确定, 影响砾料和止水层位置测量, 会造成止水位置出现偏差。建议优先选用捆绑式下管方式。

2.5 止水技术

集束式监测井井管较多, 管与管之间的密封是个关键, 如果两管之间密封不好, 会造成相邻两个含水层串通, 造成止水失败。两个井管的密封工艺不能太复杂, 现场应具有可操作性。

集束式监测井止水采用粘土球来进行止水, 利用粘土球溶解, 变成止水层, 将各管进行密封, 但是管间距对止水效果影响较大, 如果管间距过小, 止水效果较差。当各井管的间距大于20mm时, 止水效果完全没有问题。因此在下管过程中, 一定要保证各井管的间距不能小于20mm。

3 结语

（1）集束式监测井一定要严格按照操作规程进行施工, 各关键环节严格把控。

（2）止水层厚度应大于2m。

（3）下管一定要到位, 保证监测层位准确。

（4）内外管分层止水位置一定要一一对应, 不能出现误差。

（5）止水完成后, 需要静止24h, 然后才能洗井, 以便粘土球能够充分溶解。